Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу

Скачать 0.68 Mb.

Название	Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу
страница	1/13
Дата публикации	26.09.2013
Размер	0.68 Mb.
Тип	Методические указания

uchebilka.ru > Право > Методические указания

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 13

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ

ВОСТОЧНОУКРАИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

СЕВЕРОДОНЕЦКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ

ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО КУРСУ

"ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МАШИНОСТРОЕНИЯ"

для студентов специальности 7.090220

УТВЕРЖДЕНО

на заседании кафедры

оборудования химических

предприятий, протокол

№ от

Северодонецк 2011

Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу "Технологические основы машиностроения" для студентов специальности 7.090220 / Сост. - Северодонецк, СТИ, 2011. - 43 с.
Составители:

Ответственный за выпуск

СОДЕРЖАНИЕ

1 Общие положения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Лабораторная работа №1. Разработка технологического

процесса механической обработки ступенчатого вала и

составление маршрутной карты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3 Лабораторная работа №2. Расчет режимов резания . . . . . . . . . . . . . .
Приложение А Справочные данные для выполнения

лабораторной работы №1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Приложение Б Справочные данные для выполнения

лабораторной работы №2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Приложение В Маршрутная карта и пример ее оформления . . . . . . .
Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4

4
9

13

27
35
43

1 Общие положения
Во второй части курса "Технологических основ машиностроения" изучаются методы обработки поверхностей деталей машин на металлорежущих станках и типовые процессы обработки различных деталей.

Технологический процесс механической обработки детали разрабатывают на основе типового технологического процесса, учитывая конструктивные особенности данной детали. Разрабатываемый технологический процесс должен обеспечивать повышение производительности труда и качества деталей, сокращение трудовых и материальных затрат на его реализацию.

Исходной информацией для проектирования технологического процесса служат рабочие чертежи деталей и объем годового выпуска изделий. В рабочих чертежах и технических требованиях содержатся сведения о точности, параметрах шероховатости и другие требования к изделию. Объем годового выпуска определяет тип производства.

Для разработки технологического процесса обработки детали необходимо предварительно изучить ее конструкцию и функции, выполняемые в узле, механизме, машине, проанализировать технологичность конструкции и проконтролировать чертеж. Рабочий чертеж детали должен иметь все данные, необходимые для исчерпывающего и однозначного понимания конструкции и требований к детали при ее изготовлении и контроле, и соответствовать действующим стандартам.

Конструкция и функции детали в основном определяют способ получения заготовки и классификацию детали, т.е. отнесение ее к какой-либо группе для выбора типового технологического процесса.

Анализ технологичности проводят по двум признакам: с одной стороны, деталь должна быть технологична как объект изготовления; с другой стороны, должна обеспечивать технологичную и удобную сборку и демонтаж как составная часть сборочной единицы или изделия.

Контроль чертежа должен включать проверку соответствия точности размеров и параметров шероховатости, требований к взаимному расположению поверхностей, правильности простановки размеров и других ошибок конструктора.

^

2 Лабораторная работа №1. Разработка технологического процесса

механической обработки ступенчатого вала и составление маршрутной карты

Последовательность разработки технологического процесса

Разработка технологического процесса механической обработки детали производится в следующем порядке:
а) предварительно определяется вид заготовки;

б) разрабатывается маршрут обработки на основе типового маршрута с учетом конструктивных особенностей детали;

в) разрабатываются технологические операции, т.е. устанавливается метод обработки, используемое оборудование, приспособления, режущий и мерительный инструмент, рассчитываются припуски, промежуточные размеры, режимы резания и нормы времени;

г) определяются требования охраны труда.

При выборе заготовки необходимо учитывать, что чем ближе форма и размеры заготовки приближаются к форме и размерам детали, тем заготовка сложнее и дороже в изготовлении, но тем проще и дешевле ее последующая обработка и меньше расход материала. Заготовку следует выбирать, исходя из минимальной стоимости детали, но при этом следует учитывать тенденцию современного машиностроения к использованию более точных заготовок, что ведет к малоотходной технологии и интенсификации технологических процессов. При выборе заготовки необходимо учитывать тип производства. Для серийного и крупносерийного производства заготовка должна иметь минимальные припуски на обработку.

При составлении маршрута обработки необходимо соблюдать следующие рекомендации:

а) в первую очередь обрабатывают поверхности, являющиеся базами для дальнейшей обработки;

б) затем обрабатываются поверхности, с которых снимается наибольший слой металла (черновая обработка);

в) далее следуют операции местной обработки на ранее обработанных поверхностях: фрезерование канавок, лысок, сверление отверстий и т.п. (эти операции следует производить до термообработки детали);

г) выполняется отделочная обработка поверхностей точностью выше 7-9 квалитета;

д) совмещение черновых и чистовых операций на одном и том же станке не рекомендуется;

е) после термообработки точные поверхности необходимо повторно шлифовать;

ж) точность обработки при каждом переходе может быть увеличена не более, чем на 1-3 квалитета.

Обработка ступенчатых валов

Ступенчатые валы широко распространены в машиностроении. Валы выполняют из углеродистых качественных сталей 35, 40, 45. Для ответственных валов используют легированные хромистые стали 35Х, 40Х, хромоникелевые 40ХН, 45ХН, коррозионностойкие аустенитные стали 08Х13, 12Х18Н10Т.
В серийном производстве заготовки для ступенчатых валов получают штамповкой на молотах и прессах или выполняют на ротационно-ковочных машинах.

Технология обработки и применяемое оборудование зависит от конфигурации, размеров и жесткости вала, а также от типа производства.

Типовой маршрут обработки ступенчатого вала состоит из следующих операций:

поочередное или одновременное фрезерование торцов;
зацентровка с обеих сторон;
предварительное обтачивание;
чистовое обтачивание;
фрезерование шпоночных пазов и шлицев ;
сверление отверстий;
предварительное шлифование;
контрольная;
термическая обработка;
окончательное шлифование;
контрольная.

Для конкретного ступенчатого вала в типовой маршрут могут быть введены или исключены операции с учетом конструктивных особенностей вала.

Порядок выполнения лабораторной работы

Выполнить чертеж ступенчатого вала по образцу, приведенному в приложении А рисунок А.1, в соответствии с номером варианта (таблица А.1). Номер варианта соответствует порядковому номеру в журнале.

При выполнении чертежа вала проставить в скобках предельные отклонения размеров с посадками, размеры шпоночных пазов, канавок для выхода шлифовального круга, центровых отверстий (таблицы А.2 - А.4 ). Линейные размеры по длине вала рассчитать с учетом диаметральных размеров, общую длину вала определить суммированием с округлением до размера из ряда предпочтительных чисел (таблица А.5).
2.3.2 Разработать технологический процесс обработки вала

Технологический процесс обработки вала разрабатывается на основе типового технологического процесса с учетом конструктивных особенностей вала, точности обработки и шероховатости обрабатываемых поверхностей.

Типовой технологический процесс обработки ступенчатого вала включает следующие операции:

фрезерно-центровальная;
токарная черновая;
токарная чистовая с обработкой канавок и фасок;
фрезерная;
контрольная;
термообработка;
шлифовальная предварительная;
шлифовальная окончательная;
контрольная;

10) полировальная.

При этом необходимо учитывать, что вал имеет двухстороннее расположение ступеней, поэтому будет обрабатываться в центрах сначала с одного конца, а затем с другого, т.е. с переустановками. Методы обработки цилиндрических поверхностей, достигаемая точность и шероховатость поверхности приведены в таблице А.12.

В серийном производстве для фрезерования и зацентровки вала применяют фрезерно-центровальные полуавтоматы (таблица А.6). Черновое и чистовое обтачивание ступенчатого вала целесообразно выполнять на одношпиндельных многорезцовых полуавтоматах (таблица А.7). Фрезерование шпоночных пазов производят на шпоночно-фрезерных станках пальцевой фрезой или на горизонтально-фрезерных станках дисковой фрезой в зависимости от конструкции паза (таблица А.8). Термическую обработку производят путем поверхностной закалки шеек с нагревом в индукторе с помощью ТВЧ. Шейки валов шлифуют в две операции (предварительную и окончательную) на круглошлифовальных станках методом поперечной подачи (таблица А.9). При этом возможна обработка набором кругов, когда одновременно шлифуется несколько шеек вала. Полирование шеек вала производят на ленточно-полировальных станках или войлочными кругами на шлифовальных станках.

После составления окончательного маршрута обработки необходимо рассчитать припуски на обработку каждой поверхности и промежуточные размеры при обработке.

Для определения припусков на обработку и промежуточных размеров по операциям необходимо составить маршрут обработки данной поверхности. Промежуточные припуски для каждой поверхности определяют, начиная от финишной операции к начальной, т.е. в направлении, обратном ходу технологического процесса обработки поверхности. Допуск на промежуточный припуск зависит от квалитета точности обрабатываемого размера. Величины технологических допусков в зависимости от квалитета точности приведены в таблице А.12. Величины припусков при различных видах обработки приведены в таблицах А.13 - А.14. Результаты расчета промежуточных размеров для каждой обрабатываемой поверхности оформляются в виде таблицы. Например, для поверхности 20k6:

Таблица 2.1

Наименование операции	Размеры, мм		Допуск, мм
Шлифование окончательное, 6 квалитет точности	Минимальный расчетный размер	20,002	0,013
Шлифование окончательное, 6 квалитет точности	Припуск на обработку	0,06	0,013
Шлифование предварительное, 8 квалитет точности	Минимальный расчетный размер	20,062	0,033
Шлифование предварительное, 8 квалитет точности	Припуск на обработку	0,10	0,033
Точение чистовое, 11 квалитет точности	Минимальный расчетный размер	20,162	0,13
Точение чистовое, 11 квалитет точности	Припуск на обработку	0,30	0,13
Точение черновое, 14 квалитет точности	Минимальный расчетный размер	20,462	0,52
Точение черновое, 14 квалитет точности	Припуск на обработку	2,3	0,52
Заготовка	Минимальный расчетный размер	22,762

Таким образом следует определить промежуточные размеры для всех диаметров шеек вала. Промежуточные размеры округляются до точности допуска на размер и заносятся в маршрутную карту.

Оформление маршрутной карты

Маршрутная карта содержит описание технологического процесса изготовления и контроля детали по всем операциям в технологической последовательности с указанием данных об оборудовании.

Форма маршрутной карты является унифицированной ( приложение В) и не зависит от типа производства. В маршрутной карте используют способ заполнения, при котором информацию заносят построчно несколькими типами строк. Каждому типу строки соответствует свой служебный символ (буква):
А - номер цеха, участка, рабочего места, номер, код и наименование

операции;

Б - код и наименование оборудования;

О - содержание операции;

Т - информация о применяемой оснастке;

М - информация о материале.
Пример заполнения маршрутной карты приведен в приложении В.

2.4 Оформление лабораторной работы
Лабораторная работа должна включать чертеж вала в соответствии с вариантом задания, выполненный на листе формата А3 (297х420) и заполненную маршрутную карту, к которой прилагается расчет промежуточных размеров вала.
2.5 Контрольные вопросы
1. Исходная информация для проектирования технологического процесса

2. Анализ конструкции и функций детали

3. Технологичность конструкции

4. Контроль чертежа детали

5. Порядок разработки технологического процесса

Основные рекомендации по составлению маршрута обработки
Типовой технологический процесс обработки ступенчатых валов
Влияние типа производства на технологический процесс обработки и выбор оборудования
Маршрутная карта, ее назначение и способ заполнения

3 Лабораторная работа №2. Расчет режимов резания
3.1 Выбор режимов резания
Режим резания включает в себя следующие элементы:

глубину резания t в мм;
подачу S в мм/об;
скорость резания V в м/мин.

Режим резания должен обеспечивать наибольшую производительность при наименьших затратах. При назначении элементов режима резания учитывают характер обработки, тип и размеры инструмента, материал и состояние заготовки, тип оборудования. Качество режима резания в основном определяется правильным выбором инструмента ( материала его режущей части). Материал режущей части инструмента определяют по справочным таблицам в зависимости от материала заготовки и вида обработки.

При выборе режимов резания сначала определяют глубину резания t, исходя из припуска на обработку и максимально возможной глубины резания для данного инструмента. При черновой обработке глубина резания определяется прочностью инструмента и обычно равна всему припуску на обработку. При чистовой обработке припуск может срезаться за несколько проходов в зависимости от требований точности и шероховатости поверхности. На каждом последующем проходе назначают меньшую глубину резания, чем на предшествующем.

После выбора глубины резания определяют максимально возможную подачу, исходя из жесткости и прочности системы СПИД (станок-приспособление-инструмент-деталь) и требований к обработанной поверхности. При черновой обработке подача определяется жесткостью системы СПИД, а при чистовой обработке - степенью точности и параметрами шероховатости поверхности.

Скорость резания зависит от вида обработки, глубины резания, подачи, материалов режущей части инструмента и обрабатываемой детали.

Режущий инструмент характеризуется периодом стойкости Т ( период работы до затупления). Период стойкости зависит от свойств обрабатываемого материала, материала и геометрии режущей части инструмента, режима резания, применения смазочно-охлаждающий жидкости. Период стойкости для резцов при одноинструментальной обработке принимают от 30 до 60 мин. При одновременной работе нескольких инструментов (многоинструментальная обработка) период стойкости увеличивают:
Т_МИ = Т К_ТИ , (1)
где К_ТИ - коэффициент изменения стойкости.

Задавшись периодом стойкости инструмента, определяют табличное значение скорости резания:

. (2)
Коэффициенты C_V, m, X_V , Y_V выбираются по справочным таблицам в зависимости от вида обработки, подачи, материалов режущей части инструмента и детали. Влияние других факторов на скорость резания учитывается введением поправочного коэффициента K_V.
V = K_V  V_ТБ . (3)
Поправочный коэффициент
K_V = K_м_V K_nV  K_и_V , (4)
где K_м_V - коэффициент, учитывающий физико-механические свойства обрабатываемого материала;

K_nV - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

K_и_V- коэффициент, учитывающий качество материала инструмента.
3.2 Определение потребной мощности и числа оборотов шпинделя станка
Для окончательного выбора оборудования необходимо определить число оборотов шпинделя станка и мощность, потребную на резание.

Число оборотов шпинделя станка при точении, об/мин

, (5)
где V - скорость резания, м/мин;

D - диаметр обрабатываемой поверхности, мм.

Полученное значение числа оборотов сравнивают с диапазоном чисел оборотов выбранного станка.

Проверку выбранного станка по мощности при точении производят по тангенциальной составляющей силы резания:

, (6)
где С_Р_z , X_Pz , Y_Pz , n - коэффициенты, определяемые по справочным таблицам;

K_P - поправочный коэффициент.
K_P = K_мРK__РK__РK__РK_rP , (7)
где K_мР - коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала;

K__Р, K__Р, K__Р, K_rP - коэффициенты, учитывающие геометрию режущей части инструмента.

Мощность на резце, кВт

. (8)
При многоинструментальной обработке мощность на одном резце умножается на количество одновременно работающих резцов. После расчета мощности, потребной на резание, ее сравнивают с мощностью выбранного станка.
3.3 Порядок выполнения работы
Расчет режимов резания производим для токарной черновой обработки любого конца вала. При обработке на многорезцовом токарном полуавтомате глубина резания, подача и число оборотов шпинделя будут одинаковы для всех одновременно обрабатываемых поверхностей, скорость резания будет определяться диаметром обрабатываемой поверхности. Расчет будем производить для поверхности среднего диаметра любого конца вала, например, поверхности d₅ правого конца вала.

Для черновой токарной обработки поверхности d₅ на многорезцовом токарном полуавтомате расчет режимов резания производим в следующем порядке.

3.3.1 Определяем глубину резания t, мм по данным лабораторной работы №1 или по таблице А.13 приложения А.

3.3.2 Выбираем материал режущей части инструмента по таблице Б.1 приложения Б.

3.3.3 Определяем величину подачи по таблице Б.2 и сопоставляем с диапазоном подач выбранного станка ( таблица А.7).

3.3.4 Задаемся стойкостью инструмента при одноинструментальной обработке и определяем стойкость инструмента при многоинструментальной обработке по формуле (1). Значение коэффициента изменения стойкости К_ТИ приведено в таблице Б.3.

3.3.5 Определяем табличное значение скорости резания по формуле (2). Значения коэффициентов C_V, m, X_V , Y_V принимаем по таблице Б.4.

3.3.6 Определяем поправочный коэффициент K_V и по формуле (3) определяем скорость резания при обработке заданной поверхности. Значения коэффициентов K_м_V, K_nV , K_и_V приведены в таблицах Б.5 - Б.8.

3.3.7 Определяем число оборотов шпинделя по формуле (5) и сравниваем с диапазоном чисел оборотов выбранного станка (таблица А.7). При необходимости переходим на станок, обеспечивающий необходимое число оборотов шпинделя.

3.3.8 Определяем тангенциальную составляющую силы резания по формуле (6). Значения коэффициентов С_Р_z , X_Pz , Y_Pz , n приведены в таблице Б.9, поправочный коэффициент K_P рассчитываем по формуле (7). Значения коэффициентов K_мР - таблица Б.10, K__Р, K__Р, K__Р, K_rP - таблица Б.11.

3.3.10 Определяем мощность на одном резце по формуле (8).

3.3.11 Определяем мощность, потребную на резание, и сравниваем с мощностью выбранного станка. При необходимости переходим на станок с большей мощностью.
3.4 Контрольные вопросы

Элементы режима резания
Стойкость инструмента
Особенности многоинструментальной обработки
Последовательность определения элементов режима резания

^ ПРИЛОЖЕНИЕ А

(справочное)